(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面が対向するように一方向に並んだ複数の第１部分と前記第１部分の間に介在する第２部分とが連なった帯状の太陽電池素子であって、前記複数の第１部分の前記太陽電池素子の一対の長辺に対応した縁同士は互いに平行であり、隣り合う２つの前記第１部分は前記一方向に対して正の向きと負の向きとにそれぞれ傾斜しており、前記第２部分はこれらを接続するように１または複数の平面または曲面でＵ字形又はヘアピン状に曲げられ、受光方向から見てＳ字状に構成される太陽電池素子と、
前記太陽電池素子を支持した支持構造と
を具備した太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記支持構造は、前記太陽電池素子の下に設けられ前記太陽電池素子の一長辺を支持する第１部材を有する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記支持構造は、前記太陽電池素子の前記一長辺の上に設けられ前記太陽電池素子を前記第１部材に固定する第２部材をさらに有する請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第２部材のうち、前記太陽電池素子の前記第１部分に挟まれた上面は光反射性を有している請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１部材には複数の溝が設けられており、前記第２部材の一部は前記溝に挿入されている請求項３又は４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第１部材には複数の溝が設けられており、前記複数の第１部分の前記一長辺に対応する縁は、前記複数の溝に挿入されている請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記太陽電池素子は、光透過性基材と、前記第１部分に設けられた背面電極と、前記背面電極および前記光透過性基材の間に設けられた前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在する光電変換層とを含み、
前記支持構造は、前記複数の第１部分で前記背面電極と接触した複数の第１コンタクト電極と、前記複数の第１部分で前記前面電極と接触した複数の第２コンタクト電極とを更に含んだ請求項１乃至６の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
隣り合う２つの前記第１部分と前記支持構造の間が空洞になっている請求項１乃至７の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池は、有機薄膜半導体、例えば導電性ポリマーとフラーレンとの混合物を用いた太陽電池である。有機薄膜太陽電池には、シリコン、ＣＩＧＳ及びＣｄＴｅなどの無機材料を使用した太陽電池と比較して、簡便な方法で生産でき、低コストであるという利点がある。その反面、有機薄膜太陽電池は、光電変換効率や寿命が、従来の無機系太陽電池と比較して低いという問題を有している。これは、有機薄膜太陽電池に用いられる有機半導体の特性には、半導体材料の純度、分子量分布及び配向性等の制御が困難な因子が影響を及ぼすためである。
【０００３】
このような状況のもと、有機薄膜太陽電池の光電変換効率を向上させるための種々の工夫がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低コストで製造可能な太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、この太陽電池素子を支持した支持構造とを含んでいる。太陽電池素子は、主面が対向するように一方向に並んだ複数の第１部分と、第１部分の間に介在する第２部分とが連なった帯状の太陽電池素子である。複数の第１部分の太陽電池素子の一対の長辺に対応した縁同士は互いに平行である。隣り合う２つの第１部分は、上記一方向に対して正の向きと負の向きにそれぞれ傾斜している。第２部分はこれらを接続するように１または複数の平面または曲面でＵ字形又はヘアピン状に曲げられている。こうして、太陽電池素子は受光方向から見てＳ字状に構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る太陽電池モジュールの分解斜視図。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールの断面図。
【図３】図１及び図２に示す太陽電池モジュールが含んでいる太陽電池素子の断面図。
【図４】比較例に係る太陽電池モジュールの太陽電池素子を示す斜視図。
【図５】図４に示す太陽電池素子を曲げた状態を示す斜視図。
【図６】図３に示す太陽電池モジュールの第１製造方法における第１工程を示す断面図。
【図７】図３に示す太陽電池モジュールの第１製造方法における第２工程を示す断面図。
【図８】図３に示す太陽電池モジュールの第１製造方法における第３工程を示す断面図。
【図９】図３に示す太陽電池モジュールの第１製造方法における第４工程を示す断面図。
【図１０】図３に示す太陽電池モジュールの第１製造方法における第５工程を示す断面図。
【図１１】図３に示す太陽電池モジュールの第２製造方法における第１工程を示す平面図。
【図１２】図３に示す太陽電池モジュールの第２製造方法における第２工程を示す平面図。
【図１３】図３に示す太陽電池モジュールの第２製造方法における第３工程を示す平面図。
【図１４】図３に示す太陽電池モジュールの第２製造方法における第４工程を示す平面図。
【図１５】図３に示す太陽電池モジュールの第２製造方法における第５工程を示す平面図。
【図１６】図３に示す太陽電池モジュールの第２製造方法における第６工程を示す平面図。
【図１７】変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法における第１工程を示す平面図。
【図１８】変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法における第６工程を示す平面図。
【図１９】他の変形例に係る太陽電池モジュールの断面図。
【図２０】第２実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図。
【図２１】図２０に示す太陽電池モジュールの太陽電池素子の展開図。
【図２２】変形例に係る太陽電池モジュールの断面図。
【図２３】他の変形例に係る太陽電池モジュールの断面図。
【図２４】図２３に示す太陽電池モジュールの太陽電池素子の斜視模式図。
【図２５】図２４に示す太陽電池素子の展開図。
【図２６】バルクへテロ接合型の有機薄膜太陽電池を概略的に示す断面図。
【図２７】傾斜セル及び水平セルの電流−電圧特性を示す図。
【図２８】受光面の角度θと光電変換効率との関係を示す図。
【図２９】Ｖ字形に配置した太陽電池素子に光を照射した場合の光路を示す図。
【図３０】Ｖ字形に配置した太陽電池素子の光電変換効率分布の計算結果を示す図。
【図３１】メニスカス塗布法の例を示す正面図。
【図３２】図３１に示すメニスカス塗布法の第１工程を示す断面図。
【図３３】図３１に示すメニスカス塗布法の第２工程を示す断面図。
【図３４】図３１に示すメニスカス塗布法の第３工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
第１実施形態に係る太陽電池モジュールは、図２に示すように、太陽電池素子１と、支持構造２とを含んでいる。
【００１０】
太陽電池素子１は、図１に示すように、帯形状を有している。太陽電池素子１の一方の主面は前面であり、他方の主面は背面である。
【００１１】
太陽電池素子１は、主面が対向するように一方向に並んだ複数の第１部分と前記第１部分の間に介在する第２部分が連なった帯状のものである。即ち、太陽電池素子１は、その長さ方向に交互に配列した第１部分１ａ及び第２部分２ｂを含んでいる。ここでは、太陽電池素子１は複数の第２部分１ｂを含んでいるが、太陽電池素子１は第２部分１ｂを１つのみ含んでいてもよい。
【００１２】
複数の第１部分のそれぞれは、太陽電池素子１の帯状を形成する１対の長辺に対応する１対の縁を有する。複数の第１部分のこの縁同士は平行である。また、隣り合う２つの第１部分は前記一方向に対して正の向きと負の向きにそれぞれ傾斜している。第２部分は第１部分を接続するように１または複数の平面または曲面で構成される。
【００１３】
太陽電池素子１は、フレキシブルであり、Ｓ字形に曲げられている。具体的には、太陽電池素子１は、第２部分１ｂの各々の位置でＵ字形に又はヘアピン状に曲げられている。
【００１４】
上記のように曲げた太陽電池素子１において、太陽電池素子１の前面の一対の長辺に対応した第１部分１ａの縁は互いに平行であり、第１部分１ａは、これら縁に対して垂直な第１方向Ｘ１に隣り合っている。なお、図１において、第２方向Ｘ２は、第１方向Ｘ１とは逆向きの方向であり、第３方向Ｙは第１部分１ａの上記縁に平行な方向であり、第３方向Ｚは方向Ｘ１及びＹに対して垂直な方向である。
【００１５】
図２に示す支持構造２によって支持させた太陽電池素子１は、図１に示す太陽電池素子１を更に変形させたものである。具体的には、図２に示す太陽電池素子１では、第２部分１ｂを更に曲げることによって、太陽電池素子１の前面のうち第１部分１ａの隣り合った各２つに対応した領域に、第１方向Ｘ１に傾いた第１斜面と第２方向Ｘ２に傾いた第２斜面とをこの順に方向Ｘ１又はＸ２に配列してなる構造を形成せしめている。即ち、太陽電池素子１の前面のうち第１部分１ａの隣り合った各２つに対応した領域が、Ｙ方向から見た場合に、略Ｖ字形又は略逆Ｖ字形の構造を形成するように、第２部分１ｂを更に曲げている。
【００１６】
ここでは、第２部分１ｂを曲げているが、その代わりに、第２部分１ｂを折ってもよく、第２部分１ｂを折り且つ曲げてもよい。なお、用語「曲げる」は折り目ができないように湾曲させることを意味し、用語「折る」は折り目ができるように鋭く曲げることを意味する。
【００１７】
太陽電池素子１の構造について、更に詳しく説明する。  
太陽電池素子１は、図２及び図３に示すように、光透過性基材１０と、前面電極１１と、背面電極１２と、光電変換層１３と、絶縁層１４と、シール層１７と、封止基材１８とを含んでいる。太陽電池素子１の前面、即ち受光面は光透過性基材１０の表面であり、背面は封止基材側の表面である。
【００１８】
光透過性基材１０は、帯形状を有している。ここで、用語「光透過性」は、光電変換層１３が吸収することによってエキシトンを生じ得る各波長の光を７０％以上の透過率で透過させる性質自体を又はそのような性質を有していることを意味している。また、後で使用する用語「光反射性」は、光電変換層１３が吸収することによってエキシトンを生じ得る各波長の光を１０％以上の反射率で反射する性質自体を又はそのような性質を有していることを意味している。光透過性基材１０は第１及び第２主面を有している。第１主面は、光透過性基材１０の長さ方向に各々が延び、光透過性基材１０の幅方向に配列した第１及び第２領域（図示せず）を含んでいる。
【００１９】
前面電極１１は、光透過性を有している。前面電極１１は、第１及び第２領域上で広がっている。以下、前面電極１１のうち、第１領域上に位置した部分を電極本体と呼び、第２領域上に位置した部分を端子部と呼ぶ。この端子部は、電極本体と電気的に接続されている。ここでは、前面電極１１は陽極であり、端子部は、図２及び図３に示す陽極パッド１５として利用する。陽極パッド１５は、前面電極１１とは別に設けてもよい。例えば、前面電極１１上に、陽極パッド１５として、モリブデンなどの導電材料からなるパターンを形成してもよい。
【００２０】
絶縁層１４は、前面電極１１の一部を被覆している。絶縁層１４は、電極本体と端子部との境界に跨るように、光透過性基材１０の長さ方向に延びている。絶縁層１４は、前面電極１１と背面電極１２との電気的短絡を防止するために設ける。絶縁層１４は省略することができる。
【００２１】
光電変換層１３は、電極本体上に設けられている。絶縁層１４のうち、電極本体上に位置した部分は、光電変換層１３によって覆われている。
【００２２】
背面電極１２は、光電変換層１３上に設けられている。背面電極１２は、光電変換層１３の一方の主面と、光電変換層１３のうち絶縁層１４上に位置した部分の端面とを被覆している。背面電極１２は、典型的には光反射性を有している。
【００２３】
太陽電池素子１は、陽極、ここでは前面電極１１と光電変換層１３との間に、正孔輸送層を更に含んでいてもよい。また、太陽電池素子１は、陰極、ここでは背面電極１２と光電変換層１３との間に、電子輸送層を更に含んでいてもよい。正孔輸送層の材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを使用することができる。電子輸送層の材料としては、例えば、ＴｉＯxを使用することができる。
【００２４】
封止基材１８は、シール層１７を間に挟んで背面電極１２に貼り合わされている。シール層１７は、光電変換層１３の表面のうち背面電極１２によって被覆されていない領域を被覆している。シール層１７は、背面電極１２の表面のうち絶縁層１４に対応した領域を被覆していない。ここでは、背面電極１２のうち絶縁層１４に対応した部分を、図２及び図３に示す陰極パッド１６として利用する。陰極パッド１６は、背面電極１２とは別に設けてもよい。例えば、絶縁層１４上に、陰極パッド１６として、モリブデンなどの導電材料からなるパターンを形成し、その上に背面電極１２を形成してもよい。
【００２５】
シール層１７及び封止基材１８は、素子を酸素及び水分から保護する役割を果たす。シール層１７の材料としては、例えば、熱硬化型や紫外線硬化型のエポキシ樹脂を使用することができる。封止基材１８としては、例えば、金属板、又は、樹脂フィルムの表面に無機物若しくは金属からなる層を設けてなるフィルムを使用することができる。樹脂フィルムとしては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩ、ＥＶＯＨ、ＣＯ、ＥＶＡ、ＰＣ若しくはＰＥＳからなるフィルム、又は、それらの２つ以上を含んだ多層フィルムを使用することができる。無機物又は金属としては、例えば、シリカ、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、窒化ホウ素又はＡｌを使用することができる。シール層１７及び封止基材１８シールの少なくとも一方は、乾燥剤又は酸素吸収剤を更に含んでいてもよい。  
シール層１７及び封止基材１８は、省略することができる。
【００２６】
この太陽電池素子１は、光透過性基材１の表面、光透過性基材１と前面電極１１との間、又はそれらの双方の位置に、反射防止層を更に含んでいてもよい。反射防止層としては、例えば、反射防止コーティング又はフィルム若しくはシート状の反射防止層を使用することが可能である。反射防止層の材料としては、例えば、酸化チタンなどの無機材料、並びに、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂などの有機材料が挙げられる。反射防止層としては、モスアイ型の微細な突起構造を有しているものが望ましい。そのような突起構造を持ったフィルムは、厚さ方向の屈折率が連続的に変化するため、フィルムに当たる光は殆ど反射せず、大部分の光を透過させることが可能である。モスアイ型の突起構造を有しているフィルムは、例えば、微細な凹凸を有する金型を作り、この金型のレリーフ構造を、樹脂シート又は無機ＳＯＧ若しくは有機ＳＯＧ膜に転写することで得られる。また、酸化チタンの自己組織化等を利用して、モスアイ構造と同様な原理で反射を防止し得る塗料など作製し、これを塗布してもよい。
【００２７】
この太陽電池素子１は、太陽光の短波長成分を長波長成分へと変換する層を更に含んでいてもよい。このような層を設けると、光電変換効率を更に向上させることができる。例えば、光透過性基材１の表面にユーロピウム錯体をコーティングすると、光電変換効率を向上させることができる。
【００２８】
或いは、この太陽電池素子１は、太陽光の長波長成分を短波長成分へと変換するアップコンバージョン型の蛍光・燐光層を更に含んでいてもよい。このような層を設けた場合も、光電変換効率を更に向上させることができる。
【００２９】
支持構造２は、図１及び図２に示すように、第１部材２１ａと、第２部材２１ｂと、第１コンタクト電極２２と、第２コンタクト電極２３とを含んでいる。
【００３０】
第１部材２１ａは太陽電池素子１の下に設けられ、太陽電池素子１の背面のうち第１部分１ａに対応した領域と少なくとも部分的に向き合って、太陽電池素子の一長辺を支持する。ここでは、第１部材２１ａには、幅方向に配列した複数のＶ字溝が設けられている。Ｖ字溝は、第３方向Ｙに対して平行な長さ方向を有しており、方向Ｘ１又はＸ２に配列している。太陽電池素子１は、その背面が、第１部分１ａの位置で、Ｖ字溝の傾斜した壁面と接触するように設置されている。第１部材２１ａは、例えば、樹脂などの絶縁材料からなる。
【００３１】
各Ｖ字溝の底部には、このＶ字溝と比較して幅がより狭い矩形溝がＶ字溝に対して平行に設けられている。この矩形溝は、ほぞ穴と同様の役割を果たす。
【００３２】
第２部材２１ｂは、太陽電池素子１の第１部分１ａを、上述した第１及び第２斜面の配列が形成する各谷の底部で第１部材２１ａに対して押し当てている。ここでは、第２部材２１ｂの各々は、楔形部とその先端に位置した突起部とを含んでいる。この突起部は、先の矩形溝と嵌め合い、第２部材２１ｂを第１部材１ａに対して固定する。楔形部は、図２に示すように、第１部分１ａを、第１部材２１ａに対して押し当てる。
【００３３】
典型的には、第２部材２１ｂのうち、斜めに向き合った第１及び第２斜面に挟まれた領域３に面した部分Ｓは光反射性、例えば、鏡面反射性又は光散乱性を有している。この設計を採用すると、この部分Ｓに入射した光は、光反射部分Ｓによって反射され、太陽電池素子１に入射し得る。従って、この場合、この部分Ｓが光反射性を有していない場合と比較して、より高い光電変換効率を達成できる。
【００３４】
なお、ここでは、支持構造２は複数の第２部材２１ｂを含んでいるが、これら第２部材２１ｂは一体化されていてもよく、或いは、第２部材２１ｂは１つのみであってもよい。
【００３５】
第１コンタクト電極２２の各々は、第１部材２１ａの斜面上で第３方向Ｙに延びている。第１コンタクト電極２２は、支持構造２が太陽電池素子１を支持した状態において、第１部分１ａの位置で陽極パッド１５と接触するように設けられている。
【００３６】
第２コンタクト電極２３の各々は、第１部材２１ａの斜面上で第３方向Ｙに延びている。第２コンタクト電極２３は、支持構造２が太陽電池素子１を支持した状態において、第１部分１ａの位置で陰極パッド１６と接触するように設けられている。
【００３７】
コンタクト電極２２及び２３は、ばね構造を有し得る。ばね構造は、固定及び電気的接続などを確実にするうえで有利である。
【００３８】
第１コンタクト電極２２および第２コンタクト電極２３ともに、第３方向Ｙに連続的に露出させてもよいし、露出部は間欠的にして第１部材２１ａの内部で露出部各々が電気的に接続するようにしてもよい。間欠的に露出させる方法をとると、太陽電池素子１や第２部材２１ｂを挿し込むのに必要な力を低減しつつ電気的接続をより確実に行える。露出させる部分のピッチを２００ｍｍ以下にすることで、陽極パッド１５、陰極パッド１６の電気抵抗による特性低下を防止することができる。
【００３９】
コンタクト電極２２及び２３は、第１部分１ａを直列に接続するように構成されていてもよく、第１部分１ａを並列に接続するように構成されていてもよい。コンタクト電極２２及び２３間の電気的接続は任意である。
【００４０】
この太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１を、その第１部分１ａの受光面がＺ方向に垂直な面に対して角度θだけ傾斜するように設置している。それ故、例えば、Ｚ方向から太陽電池モジュールに光を照射すると、この光は、光電変換層１３に対して斜めに入射する。即ち、この構成を採用した場合、光電変換層１３に対して垂直に光を入射させる構成を採用した場合と比較して、光電変換層１３の見かけ上の厚さが大きくなる。従って、光電変換層１３の実際の厚さを増大させることなしに、光電変換層１３においてより多くのエキシントンを発生させることができる。即ち、光電変換層１３の電気抵抗を増加させることなしに、換言すれば、発生したキャリアを失活させることなしに、電流の大きさを増大させることができ、その結果、光電変換効率が向上する。
【００４１】
また、この太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１を、隣り合った第１部分１ａの受光面が斜めに向き合うように設置している。こうすると、一方の第１部分１ａが反射した光を、他方の第１部分１ａに入射させることができる。その結果、光電変換に利用できる光の量が増大し、光電変換効率が向上する。以下、受光面を斜めに向き合うように配置した構造を「マルチスロープ構造」と呼ぶ。
【００４２】
第４方向Ｚに垂直な平面に対する受光面の傾斜角度θは、例えば４５〜８９°、好ましくは６５〜７５°である。角度θが４５°以上であると、光電変換層１３の見かけ上の厚さを大きくすること及び反射光を光電変換に利用することに起因した光電変換効率の向上が顕著である。一方、角度θを８９°より大きくすると、マルチスロープ構造を得るのに必要な第１部分１ａの面積が大きくなりすぎ、コストアップにつながってしまう。
【００４３】
光電変換層１３の光透過率は、例えば３％以上、好ましくは１０％以上である。透過率が３％未満の場合、角度θを大きくしても光電変換効率の向上は僅かである。透過率が３％以上であると、角度θの増大に伴い、光電変換効率が向上する。これは、吸収率が大きな光電変換層は、入射光の伝播方向に拘らず十分な光子を吸収することができるが、現存する有機半導体から得られる光電変換層の吸収率は、膜厚が１００ｎｍ程度の場合、数十％程度に過ぎないからである。
【００４４】
また、この太陽電池モジュールは、以下の点で優れている。  
図４及び図５は、マルチスロープ構造を形成するための他の方法を示している。この方法では、まず、図４に示すように、平面状のフレキシブルな太陽電池素子１’を準備する。そして、この太陽電池素子１’を折るか又は曲げることにより、図５に示すマルチスロープ構造を得る。
【００４５】
この方法において使用する太陽電池素子１’では、前面電極１１のシート抵抗が発電効率に及ぼす影響が大きい。それ故、この太陽電池素子１’には、バスライン１９ａ及びグリッドライン１９ｂを設け、これらを電極パッド１５に接続する必要がある。しかしながら、一般に、バスライン１９ａ及びグリッドライン１９ｂには、電気伝導率が大きな金属を使用する。そのため、図４及び図５に示す方法でマルチスロープ構造を形成する場合、高い開口率を達成できない。
【００４６】
これに対し、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールでは、バスライン１９ａの役割を陽極パッド１５と第１コンタクト電極２２とに担わせ、これらを、部材２１ａ及び２１ｂ間に配置している。通常、太陽電池素子１のうち部材２１ａ及び２１ｂ間に位置した部分に光は届かないので、この部分に陽極パッド１５等を配置したとしても、開口率は低下しない。
【００４７】
また、太陽電池素子１の幅（短辺方向の寸法）を小さくすれば、電極本体の何れの位置であっても陽極パッド１５までの距離が短くなり、その結果、前面電極１２のシート抵抗が電位降下に及ぼす影響が小さくなる。そのため、グリッドラインに相当するものを省略するか又は簡素化できる。グリッドラインの有無はシート抵抗と開口率に影響を及ぼし、シート抵抗と開口率のバランスによって素子の変換効率が変動する。有機薄膜太陽電池素子の場合、太陽電池素子１の幅を、例えば３０ｍｍ未満、好ましくは２０ｍｍ未満にすれば、グリッドラインを省略したほうが高い変換効率が得られる。グリッドラインを省略すると、グリッドライン形成プロセスを省略できる。また、平坦な下地上に光電変換層１３を形成することができるため、様々な製膜方法で膜厚精度の高い光電変換層１３が得られる。太陽電池素子１の幅が３０ｍｍ以上６０ｍｍ未満の場合、グリッドラインを付与したほうが好ましい。但し、この場合であっても、図４及び図５を参照しながら説明した構造を採用した場合と比較して、グリッドラインの幅及び高さを小さくすること、並びに、グリッドラインのピッチを大きくすることができ、開口率や製膜プロセスの点で有利である。なお、太陽電池素子１の幅が８０ｍｍ以上である場合、通常、陽極パッド１５に加え、バスラインに相当する構造が更に必要となる。
【００４８】
電極のシート抵抗に起因した発電効率低下は、前面電極１１だけでなく、背面電極１２でも発生する。一般に、背面電極１２は、光透過性である必要はなく、その材料として金属を用いることが多い。そのため、背面電極１２のシート抵抗が電位降下に及ぼす影響は小さいが、太陽電池素子の面積が大きくなると無視できなくなる。これを考慮すると、図４及び図５を参照しながら説明した構造を採用した場合、背面電極１２として、例えば、大面積のアルミニウム層を蒸着法によって厚く形成する必要がある。そのため、高い設備及び製造コストが必要となる。
【００４９】
これに対し、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１の幅が十分に小さければ、背面電極１２のシート抵抗が及ぼす影響を無視できる。従って、蒸着法を使用する場合には、背面電極１２を薄く形成することができる。或いは、金属ペーストの塗布及び導電性高分子の塗布などの低コストプロセスによって背面電極１２を形成することができる。
【００５０】
また、図４及び図５を参照しながら説明した太陽電池素子１’は、小さな曲率半径で曲げた場合、前面電極１１と背面電極１２との間で電気的短絡が生じたり、太陽電池素子１を形成する各層に欠陥が生じて封止機能が低下したり、電気的絶縁が生じたりする可能性がある。それ故、折り目からの距離が約０．２〜約０．５ｍｍの領域に前面電極１１及び背面電極１２の少なくとも一方が存在しないように、前面電極１１及び／又は背面電極１２をパターニングする必要がある。そして、上記の電気的短絡を防止するべく、図４及び図５を参照しながら説明した太陽電池素子１’を大きな曲率半径で曲げた場合、受光面に占める傾斜角度が適切な範囲から外れた領域の割合が大きくなる。それ故、この場合、光電変換層１３の見かけ上の厚さを大きくすること及び反射光を光電変換に利用することに起因した光電変換効率の向上は小さい。曲率半径には下限があるため、受光面に占める傾斜角度が適切な範囲から外れた領域の割合は、太陽電池素子１の受光面の傾斜角度θが大きいほど、すなわち山や谷の間隔が狭いほど高くなってしまう。つまり、変換効率を向上させるため傾斜角度θを大きくしようとすると、適正から外れた領域の割合が高くなって変換効率が頭打ちになってしまう。
【００５１】
これに対し、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１は第２部分１ｂの位置で曲げている。そのため、太陽電池素子１を大きな曲率半径で曲げたとしても、受光面、ここでは第１部分１ａの表面の全体に亘って、傾斜角度を適切な範囲に設定することができる。
【００５２】
また、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１に単純な構造を採用することができる。そして、この太陽電池モジュールは、これに起因して低コストで製造することができる。これについて、図６乃至図１０を参照しながら説明する。
【００５３】
図６乃至図１０に示す方法では、まず、図６に示すように、帯状の光透過性基材１０を準備し、その一方の主面のほぼ全体を被覆するように、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる前面電極１１を形成する。次に、図７に示すように、前面電極１１上に、前面電極１１の一方の長辺に対して平行な方向に延びた帯状の絶縁層１４を、前面電極１１の先の長辺から僅かに離れた位置に形成する。次いで、図８に示すように、前面電極１１上に、前面電極１１の上記長辺に対して平行な方向に延びた帯状の光電変換層１３を形成する。光電変換層１３は、前面電極１１のうち先の長辺に隣接した領域を被覆しないように形成する。その後、図９に示すように、光電変換層１３上に、背面電極１２を形成する。背面電極１２は、前面電極１１から離間させる。その後、図１０に示すように、背面電極１２に、シール層１７を介して封止基材１８を貼り合わせる。以上のようにして、太陽電池素子１を得る。
【００５４】
その後、太陽電池素子１を、支持構造２に支持させる。例えば、太陽電池素子１の一端を第１部材２１ａの所定の位置に固定し、太陽電池素子１の他の部分をＶ字溝内でその長さ方向に往復させ、他のＶ字溝についても同様の操作を行う。または太陽電池素子１の一端を第１部材２１ａの所定の位置に固定し、支持構造２を右回り１８０°回転、左回り１８０°回転を交互に繰り返して太陽電池素子１を巻き取る。そして、第２部材２１ｂを第１部材２１ａに結合させる。或いは、ロボットアームを用いてＳ字形に曲げた太陽電池素子１を第１部材２１ａ上に設置し、この状態で、第２部材２１ｂを第１部材２１ａに結合させる。第２部材２１ｂを第１部材２１ａに結合させると、太陽電池素子１は先に説明したように変形する。以上のようにして、太陽電池モジュールを完成する。
【００５５】
この方法では、光透過性基材１０上に形成する各層は、光透過性基材１０の長さ方向に延びた帯状の層として形成する。即ち、この方法では、一次元的にパターニングされた層を形成すればよい。
【００５６】
他方、図４及び図５を参照しながら説明した太陽電池素子１’を製造するには、異なる方向に延びたバスライン１９ａ及びグリッドライン１９ｂを形成しなければならい。即ち、二次元的にパターニングされた層を形成する必要がある。また、場合によっては、他の層も二次元的にパターニングされた層として形成する必要がある。  
以下の表１に、製膜方法の分類を示す。
【表１】
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【００５７】
表１に示すように、製膜方式は、接触式と非接触式に大別される。太陽電池素子の製造では、下地への機械的ダメージを考慮すると非接触式が好ましく、また、大面積の層を高い材料使用効率で製膜できることが好ましい。表１に示すように、メニスカス塗布方式の一部と、インクジェット又はスプレイコーターを用いる塗布方式とは、２次元的にパターニングされた層を高い膜厚精度で形成することは難しいものの、上記の３つの要件を満足する。図６乃至図１０に示す方法では、一次元的にパターニングされた層を形成すればよいので、これらの製膜方法を用いることができ、優れた特性の太陽電池素子１を低コストで製造することができる。
【００５８】
また、蒸着などを用いる場合でも、以下の利点がある。二次元的にパターニングされた層をロール・トゥ・ロール法で形成する場合、製膜すべき基材とマスクとを同じ速度で搬送させるインライン方式、又は、マスクを固定しておき、製膜すべき基材をストップ・アンド・ゴー搬送させる方式の何れかを採用する必要がある。これに対し、一次元的にパターニングされた層をロール・トゥ・ロール法で形成する場合、マスクを固定しておきながら、製膜すべき基材を一定の速度で搬送させることができ、低コスト化につながる。
【００５９】
さらに、図４及び図５を参照しながら説明した太陽電池素子１’の製造においては、少なくともその短辺の長さ程度の幅で製膜できる装置が必要である。これに対し、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールの製造では、例えば、２００ｍｍ程度の幅で製膜できればよく、それ故、小型の製膜装置を使用することができる。
【００６０】
なお、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールの製造においても、電極１１及び１２間の電気的短絡を防ぐこと、又は、確実な封止を行うことを目的として、各層の製膜開始側端部及び製膜終了側端部を、光透過性基材１０の端から離間させてもよい。即ち、各層を、二次元的にパターニングされた層として形成してもよい。この場合、例えば、製膜開始側端部及び製膜終了側端部にマスキングテープを貼った後に製膜を行うか、又は、光透過性基材１０の先端から離れた位置で製膜を開始し、光透過性基材１０の後端から離れた位置で製膜を終了すればよい。
【００６１】
図３に示す太陽電池素子１は、図１１乃至図１６に示す方法で製造することも可能である。
【００６２】
この方法は、図１１に示すように幅の広い光透過性基材１０（図１１では前面電極１２によって一方の主面の全体が覆われている）を使用し、図１６に示すように最終工程において光透過性基材１０等を切断すること以外は、図６乃至図１０を参照しながら説明した方法と同様である。なお、この方法では、図１２乃至図１５に示すように、複数の層を同時に形成するか又は貼り付ける。複数の層は、例えば、スリットダイを幅方向に複数並べたスリットコータ及びマルチノズルのインクジェット装置などのマルチヘッドの製膜装置を用いることにより同時に形成することができる。この方法によると、製膜装置の幅は大きくなるが、スループットを向上させることができる。
【００６３】
補助配線を形成する場合には、例えば、図１７及び図１８に示す方法を利用することができる。
【００６４】
この方法は、前面電極１１を形成する前に、光透過性基材１０上に補助配線１９を形成すること以外は、図１１乃至図１６を参照しながら説明した方法と同様である。補助配線１９はグリッドラインに相当する効果を発現させるものであり、太陽電池素子１の幅が３０ｍｍ以上６０ｍｍ未満の場合に好適である。
【００６５】
図１及び図２を参照しながら説明した太陽電池モジュール１において、第２部材２１ｂの領域３に面した部分Ｓは、光電変換効率の観点では、できるだけ小さいことが好ましい。但し、太陽電池素子１を固定するためには、この部分Ｓは或る程度の大きさを有していることが望ましい。上記の通り、この部分Ｓを光反射性、例えば鏡面反射性又は拡散反射性にすると、高い光電変換効率を達成できる。
【００６６】
この部分Ｓを光反射性とする場合、光反射性部分Ｓは、第１方向Ｘ１及び第３方向Ｙに対して平行でなくてもよい。例えば、光反射性部分Ｓの第３方向Ｙに垂直な断面は、Ｖ字形であっていてもよい。或いは、図１９に示すように、光反射性部分Ｓの第３方向Ｙに垂直な断面は、逆Ｖ字形であってもよい。こうすると、光反射性部分Ｓに入射した光を、より効率的に第１部分１ａに入射させることができる。
【００６７】
鏡面反射性の部分Ｓを含んだ第２部材２１ｂとしては、例えば、表面を良く研磨した、アルミニウム及びクロムなどの金属部品、表面に銀メッキ処理やアルミニウム蒸着処理を施したガラス若しくは樹脂部品、又は、表面を各種金属箔で被覆したガラス若しくは樹脂部品を使用することができる。例えば、３Ｍ社製の反射フィルム ビキュイティＥＳＲなどを設置することで９８％以上の反射率が得られる。また、拡散反射性の部分Ｓを含んだ第２部材２１ｂとしては、例えば、表面を粗面化した、アルミニウムクロムなどの金属部品、白色塗料を塗布されたガラス若しくは樹脂部品、又は、各種拡散層を支持させた部品を使用することができる。
【００６８】
次に、第２実施形態を、図２０乃至図２５を参照しながら説明する。  
図２０に示す太陽電池モジュールは、以下の構成を採用したこと以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールと同様である。
【００６９】
即ち、この太陽電池モジュールでは、支持構造２は、第１部材２１ａ及び第２部材２１ｂの代わりに、部材２１を含んでいる。部材２１には、複数の溝が設けられている。これら溝の長さ方向は、互いに平行であり、第１方向Ｘ１に対して垂直である。そして、隣り合った各２つの溝のうち、一方の深さ方向は第１方向Ｘ１に傾いており、他方の深さ方向は第２方向Ｘ２に傾いている。これら溝は、第１部材２１ａ及び第２部材２１ｂ間の隙間とほぼ同様の役割を果たしている。
【００７０】
太陽電池素子１は、第２部分１ｂの位置で折られている。なお、図２１において、線Ｌ１は谷折りすべき折り目を表し、線Ｌ２は山折りすべき折り目を表している。第２部分１ｂで折られた太陽電池素子１の第１部分１ａは、部材２１の溝に挿入されている。このように、支持構造２には、様々な方法で太陽電池素子１を支持させることができる。
【００７１】
この太陽電池モジュールにおいても、部材２１の領域３に面した部分Ｓは、光反射性、例えば鏡面反射性又は拡散反射性にすることが好ましい。この場合、光反射性部分Ｓは、第１方向Ｘ１及び第３方向Ｙに対して平行でなくてもよい。例えば、光反射性部分Ｓの第３方向Ｙに垂直な断面は、Ｖ字形であっていてもよい。或いは、図２２に示すように、光反射性部分Ｓの第３方向Ｙに垂直な断面は、逆Ｖ字形であってもよい。こうすると、光反射性部分Ｓに入射した光を、より効率的に第１部分１ａに入射させることができる。
【００７２】
この太陽電池モジュールには、図１乃至図３を参照しながら説明した太陽電池モジュールとは異なり、背中合わせに斜めに向き合った第１部分１ａと支持体２との間に三角形の空洞がある。この空洞を利用して、太陽電池モジュールを冷却してもよい。例えば、支持構造２には、背中合わせに向き合った第１部分１ａに挟まれた領域に、冷媒が流通する流路を設けてもよい。一般に、太陽電池は室温以上の領域では、温度が低いほど光電変換効率が高い。それ故、上記の構成を採用すると、より高い光電変換効率を達成できる。有機薄膜太陽電池では温度が高いほど光電変換効率が高い場合もあるが、寿命を考慮すると冷却されやすいことが好ましい。
【００７３】
図２３に示すように、各溝には、２つの第１部分１ａを挿入してもよい。  
図２３に示す太陽電池モジュールでは、部材２１に設けられている溝の深さ方向は、第１方向Ｘ１に対して垂直である。そして、各溝の２つの側壁の各々には、コンタクト電極２２及び２３の組が配置されている。
【００７４】
この太陽電池モジュールの太陽電池素子１は、図２４の模式図に示す構造を有している。この構造は、図２５に示すように、線Ｌ３の位置に切り込みを設け、線Ｌ１の位置で谷折し、線Ｌ２の位置で山折りすることにより得られたものである。
【００７５】
この太陽電池素子１において、第１部分１ａのパッド１５及び１６側の縁は、太陽電池素子１の前面が凸となるように、太陽電池素子１の長さ方向に対して平行に折られている。また、この太陽電池素子１は、隣り合った各２つの第１部分１ａのパッド１５及び１６側の縁が背中合わせになるように、第２部分１ｂの位置で折られている。そして、背中合わせに配置された縁が、それぞれ、部材２１の溝に挿入されている。
【００７６】
この太陽電池モジュールは、図２０に示す部分Ｓを含んでいない。従って、この構造を採用すると、より高い光電変換効率を達成することができる。
【００７７】
線Ｌ３の位置に設ける切り込みの量は適宜調整することができる。図２４に示すように光電変換層１３の手前までにすると、封止機能を全く損なうことがなく、寿命の点で最も有利である。
【００７８】
一方、絶縁層１４の奥側まで切り込みを入れて折ると、傾斜面に占める光電変換層１３の露出部分の面積率が高くなり、光電変換効率の点で最も有利である。この場合、切り込みの後、その端面を封止する処理を入れることが好ましい。レーザーカットや超音波カッターなど、発熱を伴う切り込み手段を用いると、光透過性基材１０、シール層１７、封止基材１８の少なくともいずれかが熱溶融して封止されるため好適である。この場合、受光面の傾斜角θを例えば７０°に設定する場合、第１部分１ａは２０°の折れ角で折ることになる。この程度の角度であれば、電極間の電気的短絡は生じない。
【００７９】
支持構造２に支持させる前の状態における第１部分１ａの折れ角は、太陽電池モジュールにおける第１部分１ａの折れ角よりも大きく、例えば１°〜３０°大きくすることが望ましい。こうすると、マルチスロープ構造の山部において、隣り合った第１部分１ａ同士が密着しやすくなり、光電変換に寄与しない領域を狭くすることができる。なお、支持構造２に支持させる前の状態における第１部分１ａの折れ角を、太陽電池モジュールにおける第１部分１ａの折れ角よりも過剰に大きくすると、第１部分１ａが湾曲し、所望の傾斜角度から外れる領域が増加したり、電極間の電気的短絡が発生するおそれがある。
【００８０】
また、この太陽電池モジュールでは、太陽電池素子１を、第２部分１ｂの位置で曲げる代わりに折っている。第２部分１ｂを折った場合、第２部分１ｂを曲げた場合と比較して、第１部分１ａの傾斜角等を設計通りにし易くなり、第２部分１ｂの長さも短縮することができる。第２部分１ｂの折れ角は最大でも９０°であるので、電極間の電気的短絡も比較的生じ難い。
【００８１】
続いて、上述した全ての実施形態に任意に適用することができる手段及び処理について説明する。
【００８２】
太陽電池モジュール表面の汚れ除去のための処理を行ってもよい。長期間にわたり有機薄膜太陽電池への汚れの付着を防止することが可能となり、光電変換効率の低下を防止することができる。例えば、以下の方法により行うことができる。
【００８３】
ＡＣクリーニング法：
マルチスロープ構造においては、特に谷底部分に粉塵などのごみが堆積しやすいので、その対策を行うことが望ましい。特に粉塵のような微粒子の堆積に対しては、電界による微粒子の剥離・搬送が効果的である。セル表面の絶縁性保護膜の表面に、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の間隔でライン状の電極線を配置し、これらの間に電界の向きが時間的に変化するような電圧を印加すると、帯電した微粒子が電界の変動に応じて振動し、セル表面から微粒子が剥離する。さらに、電極間の電界を空間的に進行する進行波とすれば、剥離した微粒子を特定の方向に搬送し、セル表面から除去することも可能になる。隣り合う電極間の電界は、２０Ｖ／ｍｍ〜５００Ｖ／ｍｍの範囲が好適で、特に１００〜２００Ｖ／ｍｍ前後がより好ましい。隣り合う電極間に位相が９０度〜１８０度程度ずれた交流電圧を印加し、これが進行波として電極間を伝わるようにしても良い。また、セルの補助配線間に定期的に上記の電界を印加するように設定すれば、新たに電極を設けることなくクリーニングが行える。
【００８４】
酸化チタンを用いた表面自己洗浄層：
光酸化性を有する酸化チタン層を太陽電池モジュールの最表面に設けることで、付着した有機物の分解を促進して、クリーニングを行い、表面の汚れを除去することが可能である。
【００８５】
その他：
マルチスロープ構造の谷底に、幅０．５ｍｍから２ｍｍ程度のスリットを谷線に沿って設け、ミリメートル単位のサイズの比較的大きなごみはこのスリットからセル外へ落下するように構成することも、ごみ対策として有効である。
【００８６】
付属機器として、追尾装置又は光強度検知装置を設置することも可能である。住宅の屋根などに上記の太陽電池モジュールを設置する場合、これを太陽に対して正対させる太陽追尾装置を設けることで、最大限の効果を得ることが出来る。
【００８７】
モバイル機器などに使用する場合には、ユーザが自由に光源との角度を調整できる。光源の強度が強い方向を表示するための回路を設置することで、発電効率を向上させることが出来る。例えば、光強度が表示される液晶レベルメータなどが有効である。
【００８８】
次に、有機薄膜太陽電池の発電原理について説明する。  
図２６は、バルクへテロ接合型の太陽電池の動作メカニズムを説明する図である。図２６において、参照符号１３ｐ及び１３ｎは、それぞれ、ｐ型半導体及びｎ型半導体を表している。また、参照符号ＣＰ及びＣＥは、それぞれ、正孔及び電子を表している。
【００８９】
有機薄膜太陽電池の光電変換プロセスは、ａ）有機分子が光を吸収してエキシトンを発生する過程、ｂ）エキシトンの移動及び拡散の過程、ｃ）エキシトンの電荷分離の過程、ｄ）両極への電荷輸送の過程に大きく分けられる。
【００９０】
ステップａ）では、ｐ型有機半導体又はｎ型有機半導体が光を吸収することによりエキシトンが発生する。この発生効率をη１とする。次に、ステップｂ）では、発生したエキシトンがｐ／ｎ接合面へ拡散により移動する。この拡散効率をη２とする。エキシトンには寿命があるため、拡散長程度しか移動できない。ステップｃ）では、ｐ／ｎ接合面に到達したエキシトンがエレクトロンと正孔に分離される。このエキシトンの分離の効率をη３とする。最後にステップｄ）にて、それぞれの光キャリアはｐ／ｎ材料中を通じて電極へと輸送され、外部回路に取り出される。この輸送効率をη４とする。
【００９１】
照射された光子に対する発生したキャリアの外部取り出し効率は、次の式で表すことが出来る。この値が太陽電池の量子効率に相当する。  
ηＥＱＥ＝η１・η２・η３・η４。
【００９２】
光電変換効率を向上させるには、前記ａ）〜ｄ）の特性に鑑みて有機薄膜太陽電池素子を作製すればよい。即ち、ステップａ）においては、光電変換層が入射してくる光子を１００％吸収すること；ステップｂ）及びｃ）においては、有機半導体材料の移動度か高く、ｐ／ｎ接合が確実に行われていること；ステップｄ）においては、両極へのキャリアパスが形成され、電極までの距離が短く、トラップになるような欠陥が無いことに留意すればよい。
【００９３】
このような前提に基づいて有機薄膜太陽電池の作製を行えば、高効率な素子を実現できるのであるが、現状の材料や製膜法ではこの理想の形には程遠い。有機薄膜太陽電池は、従来の無機系太陽電池に比べ、エキシトンの解離確率が低く、エキシトンの拡散長が短く、さらにキャリアの移動度が低いという問題がある。有機半導体には、純度や分子量分布、配向性など、制御が困難なパラメータが多いためである。
【００９４】
前記ステップａ）を改善するために、光電変換層を厚くして光子の吸収率を向上させる手段が考えられる。光電変換層を厚くすることにより光路長が長くなるため、光子の吸収率は高まるが、光電変換層の厚さの増加に伴い電気抵抗が増大し、キャリアがトラップされやすくなる。そのため、発生したキャリアは電極へ到達することが出来ず、光電変換効率が低下してしまう。
【００９５】
また、前記ステップｄ）を改善するために、光電変換層を薄くして電極間の距離を短くする手段が考えられる。電極間の距離を短くすることにより、発生したキャリアは電極に到達しやすくなり、膜の電気抵抗も低下する。そのため、光電変換効率が向上するようにも思われる。しかし、光電変換層の膜厚が薄いと、前記ステップａ）において発生するエキシトンの量が低下してしまう。光電変換層に用いられる材料は光吸収性があまり高くないため、膜厚が薄いと光子は光電変換層に全て吸収されず外部へ逃げてしまうからである。このため、キャリア数が少なくなり、電流が減少する。その結果として、光電変換効率が低下してしまう。
【００９６】
このように光電変換層の膜厚が厚くなると、発生するエキシトンの数は増加するが、キャリアの電極への輸送能力が劣化してしまう。一方、光電変換層の膜厚が薄くなると、キャリアの電極への輸送性には優れるのであるが、発生するエキシトンが少なくなってしまう。従って、どちらの条件においても最終的には光電変換効率が低下してしまう。
【００９７】
これに対し、第１部分１ａの受光面を傾斜させることにより、光電変換層の膜厚を最適な範囲に維持したまま光電変換層の光路長を長くすることができる。従って、上記のような問題を生じることなく、光電変換効率が向上した太陽電池を提供することができる。
【００９８】
以下、太陽電池モジュールの各構成部材について説明する。
【００９９】
（光透過性基材及び封止基材）
光透過性基材１０や封止基材１８は、他の構成部材を支持するためのものである。これら基材は、熱や有機溶剤によって変質しないものが好ましい。基材の材料としては、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス等の無機材料、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック、高分子フィルム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコン等の金属基材等が挙げられる。光透過性基材１０は、光が入射する側に配置されるため、典型的には透明なものを使用する。封止基材１８としては不透明な基材を使用してもよい。
【０１００】
（前面電極）
前面電極１１は、ここでは陽極である。前面電極１１は、素子基材１０の上に積層する。前面電極１１の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されない。通常は、透明又は半透明の導電性を有する材料を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等で製膜する。透明又は半透明の電極材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、及びそれらの複合体であるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物等からなる導電性ガラスを用いて作製された膜（ＮＥＳＡ等）や、金、白金、銀、銅等が用いられる。特に、ＩＴＯ又はＦＴＯが好ましい。また、電極材料として、有機系の導電性ポリマーであるポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等を用いてもよい。前面電極１１の膜厚は、ＩＴＯの場合、３０〜３００ｎｍであることが好ましい。３０ｎｍより薄くすると、導電性が低下して抵抗が高くなり、光電変換効率低下の原因となる。３００ｎｍよりも厚くすると、光透過率が低くなったり、可撓性がなくなって応力が作用するとひび割れてしまう。前面電極１１のシート抵抗は可能な限り低いことが好ましく、１０Ω／□以下であることが好ましい。前面電極１１は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料で構成される層を積層したものであってもよい。背面電極１２との電気的短絡や電流リークを軽減するため、なるべく表面は平滑であることが好ましい。
【０１０１】
（正孔輸送層）
正孔輸送層は、任意に、陽極としての前面電極１１と光電変換層１３との間に配置される。正孔輸送層の機能は、下部の電極の凹凸をレベリングして太陽電池素子１における電気的短絡を防ぐこと、正孔のみを効率的に輸送すること、光電変換層１３の界面近傍で発生したエキシトンの消滅を防ぐこと等である。正孔輸送層の材料としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ(３，４−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホネート)）等のポリチオフェン系ポリマー、ポリアニリン、ポリピロール等の有機導電性ポリマーを使用することができる。ポリチオフェン系ポリマーの代表的な製品としては、例えば、スタルク社のＣｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００、ＣｌｅｖｉｏｓＰＨ、ＣｌｅｖｉｏｓＰＶ Ｐ Ａｌ ４０８３、ＣｌｅｖｉｏｓＨＩＬ１．１が挙げられる。
【０１０２】
正孔輸送層の材料としてＣｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００を使用する場合、膜厚は２０〜１００ｎｍであることが好ましい。薄すぎる場合は、下部電極の短絡を防止する作用がなくなり、ショートが発生してしまう。厚すぎる場合は、膜抵抗が大きくなり、発生した電流を制限してしまうため、光変換効率が低下する。
【０１０３】
正孔輸送層の製膜方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されないが、例えばスリットコート法やメニスカスコート法等で塗布することが可能である。正孔輸送層の材料を所望の膜厚に塗布した後、ホットプレート等で加熱乾燥する。１４０〜２００℃で数分〜１０分間程度加熱乾燥することが好ましい。塗布する溶液は、予めフィルタでろ過したものを使用することが望ましい。
【０１０４】
（光電変換層）
光電変換層１３は、前面電極１１と背面電極１２との間に配置される。バルクへテロ接合型の有機薄膜太陽電池を例にとって説明する。バルクヘテロ接合型の太陽電池は、ｐ型半導体１３ｐとｎ型半導体１３ｎが光電変換層中で混合してミクロ層分離構造をとることが特徴である。バルクへテロ接合型は、混合されたｐ型半導体１３ｐとｎ型半導体１３ｎが光電変換層内でナノオーダーのサイズのｐｎ接合を形成し、接合面において生じる光電荷分離を利用して電流を得る。ｐ型半導体１３ｐは、電子供与性の性質を有する材料で構成される。一方、ｎ型半導体１３ｎは、電子受容性の性質を有する材料で構成される。ｐ型半導体１３ｐ及びｎ型半導体１３ｎの少なくとも一方は有機半導体であってよい。
【０１０５】
ｐ型有機半導体としては、例えば、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等を使用することができ、これらを併用してもよい。また、これらの共重合体を使用してもよく、例えば、チオフェン−フルオレン共重合体、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体等が挙げられる。
【０１０６】
好ましいｐ型有機半導体は、π共役を有する導電性高分子であるポリチオフェン及びその誘導体である。ポリチオフェン及びその誘導体は、優れた立体規則性を確保することができ、溶媒への溶解性が比較的高い。ポリチオフェン及びその誘導体は、チオフェン骨格を有する化合物であれば特に限定されない。ポリチオフェン及びその誘導体の具体例としては、ポリ３−メチルチオフェン、ポリ３−ブチルチオフェン、ポリ３−ヘキシルチオフェン、ポリ３−オクチルチオフェン、ポリ３−デシルチオフェン、ポリ３−ドデシルチオフェン等のポリアルキルチオフェン；ポリ３−フェニルチオフェン、ポリ３−（ｐ−アルキルフェニルチオフェン）等のポリアリールチオフェン；ポリ３−ブチルイソチオナフテン、ポリ３−ヘキシルイソチオナフテン、ポリ３−オクチルイソチオナフテン、ポリ３−デシルイソチオナフテン等のポリアルキルイソチオナフテン；ポリエチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。
【０１０７】
また、近年では、カルバゾール、ベンゾチアジアゾール及びチオフェンからなる共重合体であるＰＣＤＴＢＴ(ポリ[Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−(４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール)])などの誘導体が、優れた光電変換効率を得られる化合物として知られている。
【０１０８】
これらの導電性高分子は、溶媒に溶解させた溶液を塗布することにより製膜可能である。従って、大面積の有機薄膜太陽電池を、塗布法等により、安価な設備にて低コストで製造できるという利点がある。
【０１０９】
ｎ型有機半導体としては、フラーレン及びその誘導体が好適に使用される。ここで使用されるフラーレン誘導体は、フラーレン骨格を有する誘導体であれば特に限定されない。具体的には、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等を基本骨格として構成される誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格における炭素原子が任意の官能基で修飾されていてもよく、この官能基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。フラーレン誘導体には、フラーレン結合ポリマーも含まれる。溶剤に親和性の高い官能基を有し、溶媒への可溶性が高いフラーレン誘導体が好ましい。
【０１１０】
フラーレン誘導体における官能基としては、例えば、水素原子；水酸基；フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等のアルキル基；ビニル基等のアルケニル基；シアノ基；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；フェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基等が挙げられる。具体的には、Ｃ６０Ｈ３６、Ｃ７０Ｈ３６等の水素化フラーレン、Ｃ６０、Ｃ７０等のオキサイドフラーレン、フラーレン金属錯体等が挙げられる。
【０１１１】
上述した中でも、フラーレン誘導体として、６０ＰＣＢＭ（[６，６]-フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）又は７０ＰＣＢＭ（[６，６]-フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）を使用することが特に好ましい。
【０１１２】
未修飾のフラーレンを使用する場合、Ｃ７０を使用することが好ましい。フラーレンＣ７０は、光キャリアの発生効率が高く、有機薄膜太陽電池に使用するのに適している。
【０１１３】
光電変換層におけるｎ型有機半導体とｐ型有機半導体の混合比率は、ｎ型有機半導体の含有率をｐ型半導体がＰ３ＨＴ系の場合、およそｎ：ｐ＝１：１とすることが好ましい。またｐ型半導体がＰＣＤＴＢＴ系の場合、およそｎ：ｐ＝４：１とすることが好ましい。
【０１１４】
有機半導体を塗布するためには、溶媒に溶解する必要があるが、それに用いる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、テトラリン、デカリン、メシチレン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類が挙げられる。特に、ハロゲン系の芳香族溶剤が好ましい。これらの溶剤は、単独で又は混合して使用することが可能である。
【０１１５】
溶液を塗布し製膜する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、スプレー法、スクリーン印刷、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷、ディスペンサー塗布、ノズルコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法等が挙げられ、これらの塗布法は、単独で又は組み合わせて用いることができる。
【０１１６】
（電子輸送層）
電子輸送層は、任意に、背面電極１２と光電変換層１３との間に配置される。電子輸送層は、正孔をブロックして電子のみを効率的に輸送する機能、及び光電変換層１３と電子輸送層との界面で生じたエキシトンの消滅を防ぐ機能を有する。
【０１１７】
電子輸送層の材料としては、金属酸化物、例えばゾルゲル法にてチタンアルコキシドを加水分解して得たアモルファス性の酸化チタンなどが挙げられる。製膜方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されないが、例えば、スリットコート法やメニスカスコート法が挙げられる。電子輸送層の材料として酸化チタンを使用する場合、膜厚は５〜２０ｎｍの厚さに製膜する事が望ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、正孔ブロック効果が減少してしまうため、発生したエキシトンが電子と正孔に解離する前に失活してしまい、効率的に電流を取り出すことができない。膜厚が厚すぎる場合は、膜抵抗が大きくなり、発生した電流を制限してしまうため光変換効率が低下する。塗布溶液は、予めフィルタで濾過したものを使用することが望ましい。規定の膜厚に塗布した後、ホットプレートなどを用いて加熱乾燥する。５０℃〜１００℃で数分〜１０分間程度、空気中にて加水分解を促進しながら加熱乾燥する。
【０１１８】
（背面電極）
背面電極１２は、ここでは陰極である。背面電極１２は、光電変換層１３（又は電子輸送層）の上に積層される。導電性を有する材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等で製膜する。電極材料としては、導電性の金属薄膜、金属酸化物膜等が挙げられる。これらの微粒子がバインダー中に分散された導電ペーストでもよい。有機系の導電性ポリマーであるポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等を用いてもよい。前面電極１１を仕事関数の高い材料を用いて形成した場合、背面電極１２には仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。仕事関数の低い材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂａ、及びこれらの合金を挙げることができる。
【０１１９】
背面電極１２は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料で構成される層を積層したものであってもよい。また、前記仕事関数の低い材料のうちの１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫などとの合金でもよい。合金の例としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
【０１２０】
背面電極１２の膜厚は、１ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。膜厚が上記範囲より薄い場合は、抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない。膜厚が厚い場合には、材料を大量に使用するため、製膜装置の占有時間が長くなり、コストアップに繋がってしまう。
【実施例】
【０１２１】
＜予備実験＞
予備実験は、太陽電池素子をＶ字形に配置する効果について説明するためのものである。
【０１２２】
太陽電池素子が、光の入射方向と垂直な面に対して８０°、７０°、６０°、及び４５°傾斜するように配置された有機薄膜太陽電池をそれぞれ作製し、比較を行った。比較例としては、傾斜させない太陽電池を同様に作製した。
【０１２３】
先ず、光電変換層となる有機半導体の固形分の調整を行った。
【０１２４】
ｐ型有機半導体であるＰＣＤＴＢＴ（ポリ［Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］）１−マティリアル社製  １０重量部と、ｎ型有機半導体である７０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）ＳＯＬＥＮＮＥ社製  ４０重量部を混合した。
【０１２５】
次に、溶媒であるオルトジクロロベンゼン１ｍｌに対して、前記固形分３０ｍｇをサンプル瓶の中に加え、超音波洗浄機（井内盛栄堂（株）製ＵＳ−２）中で５０℃、２時間超音波照射することにより溶解させ、光電変換層となる塗布溶液を得た。最後に、光電変換層となる塗布溶液を０．２μｍのフィルタで濾過した。
【０１２６】
基材は、２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基材である。このガラス基材に、ＩＴＯ透明導電層をスパッタ法で１４０ｎｍ堆積し、ＩＴＯ部をフォトリソグラフィー法により３．２ｍｍ×２０ｍｍの長方形状にパターニングしたＩＴＯ付ガラス基材を得た。
【０１２７】
この基材を、界面活性剤（和光純薬製ＮＣＷ１００１）を１％含有した純水にて５分間超音波洗浄した後、純水の流水にて１５分間洗浄した。さらに、アセトンで５分間超音波洗浄し、ＩＰＡで５分間超音波洗浄した後、１２０℃の恒温槽で６０分間乾燥した。
【０１２８】
その後、この基材を１０分間ＵＶ処理し、表面を親水化した。
【０１２９】
塗布による製膜は次の工程にて行った。  
まず、空気中でＩＴＯ付ガラス基材上に、正孔輸送層となるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（スタルク社製  ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート）、商品名Ｃｌｅｖｉｏｓ  ＰＨ５００をスピンコート法により６０ｎｍの厚さに製膜し、ホットプレート上で２００℃／５分間加熱乾燥した。なお、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液は予め０．１μｍのフィルタで濾過したものを使用した。
【０１３０】
次に、窒素置換グローブボックス中で、光電変換層となる前述の塗布溶液を正孔輸送層上に滴下し、スピンコート法により膜厚９０ｎｍの光電変換層となる有機半導体層を形成した。その後、同雰囲気中において、ホットプレート上で７０℃／６０分間加熱乾燥した。なお、塗布溶液は予め０．２μｍのフィルタで濾過したものを使用した。
【０１３１】
次に、電子輸送層としてアモルファス状酸化チタン層を得るため、ゾルゲル法による溶液にて製膜を行った。ゾルゲル法による酸化チタン溶液は次の工程で調製した。チタニウムイソプロポキシド５ｍｌ、２−メトキシエタノール ２５ｍｌ、及びエタノールアミン２．５ｍｌを、窒素置換した５０ｍｌの３口フラスコ（攪拌機構と還流装置、温度調整機構を備える）中で８０℃にて２時間、さらに１２０℃で１時間還流処理を行った。得られた酸化チタンの前駆体溶液を、ＩＰＡで１５０倍に希釈した。本溶液を予め０．２μｍのフィルタで濾過した。
【０１３２】
この溶液を光電変換層上に滴下し、スピンコート法により膜厚２０ｎｍとなるように電子輸送層を形成した。その後、ホットプレート上で８０℃／１０分間加熱乾燥した。なお、電子輸送層の塗布、乾燥工程は、加水分解反応により酸化チタンを生成する反応を伴うため、空気中にて操作を行った。空気中には水分が含まれており、これを利用して反応を進めるためである。
【０１３３】
次に、陰極を真空蒸着装置にて蒸着法により製膜した。正孔輸送層と光電変換層を塗布し終えたＩＴＯ付ガラス基材をセットして、陰極パターンマスクを重ね、蒸着機内に設置した。陰極パターンマスクは３．２ｍｍ幅の長方形状のスリットを有し、ＩＴＯ層とスリットが交差するように配置されている。従って、有機薄膜太陽電池素子の面積はこの交差する部分の面積となり、０．１０２４ｃｍ２（３．２ｍｍ×３．２ｍｍ）である。蒸着条件は、真空度が３×１０−６ｔｏｒｒになるまで排気し、Ａｌの線材を抵抗加熱し、アルミニウム層を８０ｎｍの厚さに蒸着した。
【０１３４】
次に、蒸着が終了した基材をホットプレート上で１５０℃／３０分間アニーリングした。
【０１３５】
アニーリング後の基材を、中央を切削した封止ガラスをエポキシ樹脂で接着して封止した。
【０１３６】
最後に、正負の電極から引き出し電極を取り出し、有機薄膜太陽電池素子とした。
【０１３７】
（試験１）
太陽電池素子を光の入射方向と垂直な面に対して８０°傾斜させた場合（傾斜セル）と、傾斜させない場合（水平セル）について、電流−電圧特性を比較した。その結果を図２７に示す。ただし、測定においては、より現実的なセル構成とするため、角度θだけ傾けた一対の太陽電池素子をＶ字形に配置したものを使用した。従って、対向する太陽電池素子からの反射光も測定結果に寄与している。
【０１３８】
水平セルの場合、効率６．１９％を得た。８０°の傾斜セルについては、効率が１１．６１％に上昇し、本発明の効果を確認できた。傾斜セルの変換効率は、水平セルの約１．９倍となった。傾斜セルの電流密度Ｊｓｃは、水平セルの約２．２倍である３０．８７ｍＡ／ｃｍ2に達した。
【０１３９】
次に、傾斜角度を変化させて、光電変換効率を比較した。測定においては、上記と同様に、一対の太陽電池素子をＶ字形に配置したものを使用した。測定は、電気出力測定装置（株式会社マキ製作所）にて行った。測定用光源は、ＡＭ１．５を再現するソーラシュミレータにより照射照度１００ｍＷ／ｃｍ2の出力を得て、疑似太陽光をシミュレートする標準光源とした。本装置にて電子負荷によるＩＶ特性を測定し、光電変換効率を求めた。なお、変換効率の計算においては、有機薄膜太陽電池では入射光の強度と変換効率との関係が広範囲の光強度にわたってリニアであるという実験事実を援用した。
【０１４０】
角度θと光電変換効率との関係を図２８に示す。実線は、実際に実験を行って得た結果であり、破線は、シミュレーションにて得た結果である。シミュレーションは、入射光の吸収と反射を考慮したモデルによって行った。
【０１４１】
θが４５°の場合の光電変換効率の上昇率は小さいが、６０°から急激に上昇し、７０°及び８０°では高い変換効率を示した。
【０１４２】
光電変換層の光透過率の最適値を調べるために、シミュレーションを行った。具体的には、予備実験で作製した太陽電池素子の各層の吸光係数と屈折率、及び光透過率の実験データなどを元にして、光電変換層が吸収する光量を求め、変換効率に換算した。光電変換層の光透過率を７８％とした場合、シミュレートした計算結果は、実際の測定結果を比較的良好に再現していることがグラフから分かる。一方、仮に光電変換層が全ての光を吸収するとした場合、即ち光電変換層の光透過率が０％である場合は、太陽電池素子を傾斜させるに従って変換効率が低下することが分かった。
【０１４３】
（太陽電池素子内における効率分布のシミュレーション）
太陽電池素子（セル）をＶ字形に配置してなるＶ字形構造においては、上方から入射する光がセル表面で反射されてＶ字の谷底部分に集光される。従って、Ｖ字の谷底に近づくに従って光強度が強まり、結果的に見かけの変換効率が高まることが直感的に予想される。これを明らかにするため、Ｖ字における光路を計算し、セル内における効率分布をシミュレートした。シミュレートの対象として、予備実験で作製した太陽電池素子を８０°傾斜させたものを対向させてＶ字形に配置したものを使用した。
【０１４４】
図２９は、Ｖ字セル内の光路を示す図である。図２９の右側のセルに着目し、セルの最上部のＡ点に垂直上方から入射した光の光路を予測する。セルの傾斜角θが８０°の場合、Ａ点でセルに対して１０°の角度で入射した光は、ここで反射されて１次反射光となり、左側のセルのＢ点に対向する位置でセルに対して３０°の角度で入射し、ここで反射されて右側セルのＣ点へ向かって２次反射光として入射する。同様にして、左側のセルの最上部に入射した光はここで反射され、１次反射光として右側セルのＢ点にセルに対して３０°の角度で入射する。この様に解析すると、右側セルのＡからＢに至る領域には入射光のみが照射され、領域Ｂ−Ｃには入射光と１次反射光が照射される。ここでは、反射及び入射を繰り返すたびにセルに対する入射光の角度が変わるとともに、光束が絞り込まれ、谷底に近づくほどに集光が行われることも考慮して計算した。
【０１４５】
Ｖ字セルにおける光電変換効率分布の計算結果を図３０に示した。図３０におけるＡ〜Ｆの記号は、図２９における記号に対応する。領域Ａ−Ｂにおける変換効率は、測定値として得られた８．７％を用いた。領域Ｂ−Ｃ以降は計算結果を示している。領域Ｂ−Ｃでは１次反射光の効果が大きく、効率は約２倍に上昇した。４次反射まで考慮した領域Ｅ−Ｆでは、変換効率が１９．０％に達している。この結果により、Ｖ字セルでは予想通りセルの各領域において効率の分布が存在し、効率測定においては測定点に注意する必要があることがわかった。
【０１４６】
＜実施例１＞
図６乃至図１０を参照しながら説明したのと同様の方法により、太陽電池素子がマルチスロープ構造を形成した有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。
【０１４７】
具体的には、まず、厚さが１５０μｍのＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）基材上に、スパッタリングにより厚さが１５０ｎｍのＩＴＯ層を形成した。基材の幅は２８ｍｍ、長さは４２０ｍｍである。次いで、ＩＴＯ層上に、東レ社製のＤＬ−１０００を用い、フォトリソグラフィ法により、幅６ｍｍのポリイミド膜を形成した。
【０１４８】
次いで、リボン状の基材を連続的に塗布部へ供給しながら、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層を順次形成し、更に陰極を蒸着法にて製膜した。正孔輸送層を塗布する直前に、ＵＶ洗浄機にて表面をＵＶ洗浄して、表面の異物を除去するとともに親水性向上させた。各層の塗布は、メニスカス塗布法により行った。図３１乃至図３４にメニスカス塗布法の例を示す。
【０１４９】
図３１乃至図３４において、参照符号５１、５２、５３及び５４は、それぞれ、ステージ、軸、ギャップリング及びアプリケータを現している。また、参照符号６０は塗工液（インク）を表し、参照符号６１は塗工液６０から得られた層を表している。
【０１５０】
基材１０の幅より狭いアプリケータ５４を用いることで、基材１０の一部に、塗工液を帯状に塗布した。塗工液の塗布に先立って、基材１０の先端部と後端部とにはマスキングテープを貼っておいた。これらマスキングテープは、層６１を形成した後に剥がした。正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層は、幅２０ｍｍ、長さ４１８ｍｍの領域に形成した。
【０１５１】
正孔輸送層となるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（スタルク社製  ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート）、商品名Ｃｌｅｖｉｏｓ  ＰＨ５００を６０ｎｍの厚さに製膜した。乾燥は１１０℃の温風を発生するブロアーで行った。
【０１５２】
光電変換層となる有機半導体の固形分の調整は以下の通り行った。ｐ型有機半導体であるＰＣＤＴＢＴ（ポリ［Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］）１−マティリアル社製  １０重量部と、ｎ型有機半導体である７０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）ＳＯＬＥＮＮＥ社製  ４０重量部を混合した。
【０１５３】
次に、溶媒であるオルトジクロロベンゼン１ｍＬに対して、前記固形分３０ｍｇをサンプル瓶の中に加え、超音波洗浄機（井内盛栄堂（株）製ＵＳ−２）中で５０℃、２時間超音波照射することにより溶解させ、光電変換層となる塗布溶液を得た。これを膜厚９０ｎｍになるように正孔輸送層の上に印刷した。乾燥は７０℃の温風を発生するブロアーで行った。
【０１５４】
電子輸送層としてアモルファス状酸化チタン層を得るため、ゾルゲル法により作製した溶液にて製膜を行った。ゾルゲル法による酸化チタン溶液は次の工程で調製した。チタニウムイソプロポキシド５ｍｌ、２−メトキシエタノール  ２５ｍｌ、及びエタノールアミン２．５ｍｌを、窒素置換した５０ｍｌの３口フラスコ（攪拌機構と還流装置、温度調整機構を備える）中で８０℃にて２時間、さらに１２０℃で１時間還流処理を行った。得られた酸化チタンの前駆体溶液を、ＩＰＡで１５０倍に希釈した。この溶液を光電変換層上に膜厚２０ｎｍとなるように電子輸送層を形成した。乾燥は８０℃の温風を発生するブロアーで行った。
【０１５５】
陰極は真空蒸着装置にて蒸着法により製膜した。Ａｌの線材を抵抗加熱し、アルミニウム層をマスクを介して電極形状に８０ｎｍの厚さに蒸着した。幅は２１ｍｍ、長さは４１６ｍｍで、陽極のＩＴＯが露出している部分には蒸着させず、ショートを防止した。その結果、発電に寄与する素子部の面積は７０．７２ｃｍ2（４１６ｍｍ×１７ｍｍ）であり、小片セルによる予備実験の素子面積０．１０２４ｃｍ2の約６９０倍の大面積となる。
【０１５６】
幅２０ｍｍ、長さ４２０ｍｍのＰＥＮ基材全面にシールとしてエポキシ接着剤を塗布し、陽極パッドと陰極パッドが露出するようにしながら封止した。
【０１５７】
このようにして作製した結果、陽極パッドと陰極パッドの幅はどちらも３ｍｍで、両者の間隔は２ｍｍであり、ショートさせずにコンタクトを取るのに十分な寸法である。
【０１５８】
図２４乃至図２５に示すように、折り工程、切込工程及び第１部分（セル）内に角度を設ける工程を行った。折りは７０ｍｍピッチで行った。切込は封止基材エッジ部までの８ｍｍの長さまで行い、セル内に角度を設ける位置も封止基材エッジ部とした。折り工程にあたっては、セルの傾斜角度が７０°になるように行った。セル内に角度を設ける工程にあたっては、予め２３°の角度を設けた。折り工程とセル内に角度を設ける工程にあたっては、予めカッターで浅く溝を裏表にいれることでより確実に行った。
【０１５９】
これらの工程を施したリボン状セルを図２３に示すような支持構造に取り付けた。コンタクト電極には銅の板バネを用いた。
【０１６０】
以上のようにして、Ｖ字が３列並ぶマルチスロープ構造のモジュールを完成させた。
【０１６１】
上記と同様の方法で試験した結果、発電効率８．７８％を得た。小片セルによる予備実験の結果（図２８）と比較すると、実施例１は光電変換層の面積が約６９０倍大きいこと、光電変換層を空気中で塗布・乾燥したこと、基材に樹脂を用いたこと、これに伴って、塗布後の乾燥条件を甘くしたことなどの違いがあり、これらを考慮すると、発電効率８．７８％は小片セルと遜色ない値である。
【０１６２】
図４及び図５に示した比較例のように、素子面積を約６９０倍に大面積化するために、補助配線を付与する方法では、補助配線により開口率が低下し、極端に発電効率が落ちることは自明である。
【０１６３】
一方、実施例１では補助配線を付与しなくとも電位降下の影響を低減でき、かつマルチスロープ構造をとることにより、発電効率の高い大面積の太陽電池モジュールが得られた。
【０１６４】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１６５】
１…太陽電池素子、１ａ…第１部分、１ｂ…第２部分、２…支持構造、１０…光透過性基材、１１…前面電極、１２…背面電極、１３…光電変換層、１４…絶縁層、１５…陽極パッド、１６…陰極パッド、１７…シール層、１８…封止基材、２１ａ…第１部材、２１ｂ…第２部材、２２…第１コンタクト電極、２３…第２コンタクト電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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